Zaloguj się
Wszystkie
26 listopada 2024
104
Absorpcja dielektryczna to zjawisko charakterystyczne dla kondensatorów – głównie, choć nie wyłącznie, elektrolitycznych. Efekt daje się najlepiej zaobserwować, gdy kondensator jest ładowany przez długi czas, następnie bardzo szybko rozładowywany do zera woltów, po czym rozwierany. Kondensatory, i rzeczywiste i idealne, wykażą na początku napięcie równe zero. W kondensatorze idealnym stan ten się utrzyma, natomiast kondensator rzeczywisty wytworzy po pewnym czasie niezerowe napięcie „regeneracyjne”, spowodowane absorpcją dielektryczną.
Dielektryki
Jak sama nazwa wskazuje, absorpcja dielektryczna wynika z właściwości dielektryka kondensatora – materiału izolacyjnego znajdującego się pomiędzy dwiema płytkami przewodzącymi tworzącymi kondensator. Dielektryk jest izolatorem, więc gdy do kondensatora jest przyłożone napięcie, przepływa przez niego znikoma ilość ładunku elektrycznego (chyba że zostanie przekroczone napięcie przebicia). Występuje jednak znaczna redystrybucja ładunku wewnętrznego w postaci polaryzacji dipoli. Dipole to fragmenty materiału, które mogą mieć pewien rozkład ładunku (w uproszczeniu: dodatni na jednym końcu i ujemny na drugim). Może to mieć miejsce na poziomie atomowym, jonowym, molekularnym i na wyższych poziomach strukturalnych (takich jak komórki w tkankach biologicznych).
Pole elektryczne przyłożone do dielektryka (w przypadku kondensatora wywołane przez napięcie na jego okładkach) powoduje, że dipole obracają się tak, by być zorientowane zgodnie z przyłożonym polem; bez przyłożonego pola są one zorientowane losowo. Pole wytworzone przez przeorientowane dipole oddziałuje z polem kondensatora, dzięki czemu może on przechowywać więcej energii (utrzymywać więcej ładunku) niż gdyby między okładkami była tylko próżnia. Im większa polaryzacja, tym więcej dodatkowej zdolności gromadzenia ładunku (a więc większa pojemność przy tych samych wymiarach). Po usunięciu pola (rozładowaniu kondensatora) dipole powracają do swojej przypadkowej orientacji – co określamy jako „relaksacja”.
Polaryzowalność materiału jest określona przez jego przenikalność elektryczną. Przenikalność materiału może być zdefiniowana jako wartość bezwzględna (symbol ε – grecka litera epsilon) lub jako przenikalność względna (εr) względem przenikalności próżni (ε0): ε= ε0∙εr. Dla względnej przenikalności elektrycznej jest również używany symbol κ (grecka litera kappa). Materiały stosowane na dielektryki kondensatorów mają zwykle dużą względną przenikalność elektryczną (określaną czasami jako „wysokie K”), ponieważ pozwala to zmniejszyć wymiary kondensatora przy danej pojemności i napięciu znamionowym.
Polaryzacja dielektryków jest procesem złożonym, ponieważ w materiałach występuje zazwyczaj wiele rodzajów dipoli, a polaryzacja i depolaryzacja (relaksacja) nie odbywa się natychmiastowo. Ujmując rzecz prosto – absorpcja dielektryczna wynika z faktu, że nie wszystkie dipole depolaryzują się w czasie potrzebnym do szybkiego rozładowania kondensatora do zera. Nadal utrzymują one ładunek („zaabsorbowany” przez dielektryk). Gdy kondensator jest po rozładowaniu otwierany, nie powoduje to z początku powstania napięcia na płytkach. Jednak z czasem, gdy dipole ulegną depolaryzacji, ładunek zostaje przeniesiony na płytki kondensatora, co doprowadza do powstania napięcia regeneracji, o które pytał John.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
